特許 6660007 イオン交換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6660007

(24)【登録日】2020年2月12日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】イオン交換装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/42 20060101AFI20200220BHJP

   B01J 49/60 20170101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   C02F1/42 A

   B01J49/60

【請求項の数】3

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-18129(P2016-18129)

(22)【出願日】2016年2月2日

(65)【公開番号】特開2017-136538(P2017-136538A)

(43)【公開日】2017年8月10日

【審査請求日】2018年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000175272

【氏名又は名称】三浦工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126000

【弁理士】

【氏名又は名称】岩池 満

(74)【代理人】

【識別番号】100145713

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 竜太

(72)【発明者】

【氏名】細川 宏至

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 隼人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 元

【審査官】 関根 崇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３１３１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１５７７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４７０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７８６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３９６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０９０９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ １／４２

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｂ０１Ｊ ３９／００−４９／９０

Ｂ０１Ｄ ２４／００−２４／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、
前記圧力タンクに原水を導入することにより、処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより、前記圧力タンク内に上昇流を断続的に生成し、前記イオン交換樹脂床を洗浄する洗浄モードと、を有する流通手段と、
所定のモード移行条件に基づいて各モードを切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、
を備え、
前記洗浄モードは、前記圧力タンク内に上昇流を生成する上昇工程と、前記上昇工程同士の間に実行される下降工程とを有し、
イオン交換装置は、前記上昇工程と前記下降工程とを所定の工程移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する洗浄工程制御手段を更に備え、
前記洗浄工程制御手段は、前記上昇工程において、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより、前記圧力タンク内に上昇流を生成して前記イオン交換樹脂床を構成するイオン交換樹脂ビーズを巻き上げるように、前記流通手段を制御し、
また、前記洗浄工程制御手段は、前記下降工程において、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより、前記圧力タンク内に下降流を生成して前記イオン交換樹脂ビーズを下降させるように、又は、前記イオン交換樹脂ビーズを自然沈降で下降させるように、前記流通手段を制御し、
前記流通制御手段は、前記上昇工程において、前記圧力タンクに導入される洗浄液の体積が前記圧力タンクの保有水量よりも大きくなるように、前記流通手段を制御する、イオン交換装置。

【請求項2】

前記流通制御手段は、前記上昇工程と前記下降工程とが交互に実行され、且つ、前記上昇工程が複数回以上実行された場合に、モードを前記洗浄モードから前記水処理モードに切り換えるように前記流通手段を制御する、請求項１に記載のイオン交換装置。

【請求項3】

前記流通手段は、モードとして、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードを更に有し、
前記流通制御手段は、モードを前記待機モードから前記洗浄モードに切り換えるように前記流通手段を制御する、請求項１又は２に記載のイオン交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクを備えるイオン交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、イオン交換装置を長期間使用しない場合、イオン交換樹脂ビーズからなるイオン交換樹脂床が収容される圧力タンクに水が滞留し、細菌が、イオン交換樹脂ビーズに付着し、繁殖することが知られている。そこで、圧力タンク内に存在する水のうち、最も長時間にわたって存在する水の滞留時間が所定時間に達したときに圧力タンク内の洗浄処理が実行されるイオン交換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

一方でイオン交換装置の運転コストの低減のために、圧力タンクに流体を導入しない待機モードという機能を有するイオン交換装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。待機モードを有するイオン交換装置では、例えば水処理停止時間（圧力タンクの内部における水の滞留時間）が所定時間に達した場合に、待機モードに移行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１７８６６６号公報

【特許文献2】特開２０１２−１５７７９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

待機モードを有するイオン交換装置において待機モードが長期間続くと、圧力タンクに水が長時間滞留し、細菌が繁殖してしまう。繁殖した細菌の数を減らすためには、イオン交換樹脂ビーズに付着した細菌を剥がし、イオン交換樹脂床を洗浄する必要がある。

【0006】

しかしながら、待機モードが長期間続いたイオン交換装置に対して、特許文献１に示された洗浄を行っても、イオン交換樹脂ビーズに付着した細菌を効率よく剥がすことは困難である。そのため、待機モード後に製造される処理水（例えば軟水）に含まれる細菌数を十分に減らすことは困難である。

【0007】

本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンク内の細菌数を十分に減らすことができるイオン交換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンクと、前記圧力タンクに原水を導入することにより、処理水を製造する水処理モードと、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより、前記圧力タンク内に上昇流を断続的に生成し、前記イオン交換樹脂床を洗浄する洗浄モードと、を有する流通手段と、所定のモード移行条件に基づいて各モードを切り換えるように前記流通手段を制御する流通制御手段と、を備え、前記洗浄モードは、前記圧力タンク内に上昇流を生成する上昇工程と、前記上昇工程同士の間に実行される下降工程とを有し、イオン交換装置は、前記上昇工程と前記下降工程とを所定の工程移行条件に基づいて切り換えるように前記流通手段を制御する洗浄工程制御手段を更に備え、前記洗浄工程制御手段は、前記上昇工程において、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより、前記圧力タンク内に上昇流を生成して前記イオン交換樹脂床を構成するイオン交換樹脂ビーズを巻き上げるように、前記流通手段を制御し、また、前記洗浄工程制御手段は、前記下降工程において、前記圧力タンクに洗浄液を導入することにより、前記圧力タンク内に下降流を生成して前記イオン交換樹脂ビーズを下降させるように、又は、前記イオン交換樹脂ビーズを自然沈降で下降させるように、前記流通手段を制御し、
前記流通制御手段は、前記上昇工程において、前記圧力タンクに導入される洗浄液の体積が前記圧力タンクの保有水量よりも大きくなるように、前記流通手段を制御する、イオン交換装置に関する。

【0010】

また、前記流通制御手段は、前記上昇工程と前記下降工程とが交互に実行され、且つ、前記上昇工程が複数回以上実行された場合に、モードを前記洗浄モードから前記水処理モードに切り換えるように前記流通手段を制御する、ことが好ましい。

【0011】

また、前記流通手段は、モードとして、前記圧力タンクに流体を導入しない待機モードを更に有し、前記流通制御手段は、モードを前記待機モードから前記洗浄モードに切り換えるように前記流通手段を制御する、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、イオン交換樹脂床が収容される圧力タンク内の細菌数を十分に減らすことができるイオン交換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１実施形態に係る流路切換バルブが第１の状態にある場合の硬水軟化装置の全体構成図である。

【図2】第１実施形態に係る流路切換バルブが第２の状態にある場合の硬水軟化装置の全体構成図である。

【図3】第１実施形態に係る流路切換バルブが第３の状態にある場合の硬水軟化装置の全体構成図である。

【図4】第１実施形態に係る流路切換バルブが第４の状態にある場合の硬水軟化装置の全体構成図である。

【図5】第１実施形態に係る各プロセスにおけるバルブの状態を示す図である。

【図6】第１実施形態に係るイオン交換装置の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。

【図7】第２実施形態に係る各プロセスにおけるバルブの状態を示す図である。

【図8】第２実施形態に係るイオン交換装置の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。

【図9】第３実施形態に係る各プロセスにおけるバルブの状態を示す図である。

【図10】第３実施形態に係るイオン交換装置の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明のイオン交換装置を硬水軟化装置に適用した実施形態について説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態に係る硬水軟化装置１について、図面を参照しながら説明する。図１〜図４は、第１実施形態に係る流路切換バルブ３１がそれぞれ第１の状態〜第４の状態にある場合（後述）の硬水軟化装置１の全体構成図である。

【0016】

図１〜図４に示すように、第１実施形態に係る硬水軟化装置１は、主として、圧力タンク２と、流通手段としてのプロセス制御バルブ３と、塩水タンク４と、配管部５と、流通制御手段及び洗浄工程制御手段としても機能する制御部１０と、を備えて構成される。

【0017】

圧力タンク２は、丸みを帯びた底部を有する筒状体（例えば、円筒）であり、上部に開口２１を有している。圧力タンク２の内部には、開口２１の中央部から圧力タンク２の底部付近まで延びる集配液管２３１が設けられる。圧力タンク２の開口２１において集配液管２３１を除く領域には、頂部スクリーン２４１が設けられる。集配液管２３１の下端部と圧力タンク２の底部との間には、底部スクリーン２４２が設けられる。そのため、集配液管２３１の上端部から圧力タンク２に流入した流体は、集配液管２３１内を下降してその下端部から底部スクリーン２４２を通って集配液管２３１の外側に出て、集配液管２３１の外側における圧力タンク２の内部空間を上昇して頂部スクリーン２４１を通って、圧力タンク２から外に出る。反対に、頂部スクリーン２４１を通って圧力タンク２に流入した流体は、圧力タンク２の内部空間を下降して底部スクリーン２４２を通って集配液管２３１の中に入り、集配液管２３１内を上昇して、その上端部から圧力タンク２の外に出る。

【0018】

集配液管２３１の外側における圧力タンク２の内部空間には、イオン交換樹脂ビーズ（詳細には陽イオン交換樹脂ビーズ）からなるイオン交換樹脂床２１１、及び濾過砂利からなる支持床２１２が、収容される。支持床２１２は、圧力タンク２の底部側に配置される。支持床２１２は、イオン交換樹脂床２１１に対する流体の整流部材として機能する。イオン交換樹脂床２１１は、支持床２１２の上方に積層される。イオン交換樹脂床２１１は、原水Ｗ１を軟水化する処理材として機能する。

【0019】

圧力タンク２全体の容積に対する、イオン交換樹脂床２１１よりも上方の空間２１３の容積の比率は、小さいことが好ましい。言い換えれば、圧力タンク２内のイオン交換樹脂ビーズの充填率は、高いことが好ましい。イオン交換樹脂ビーズの充填率が高い程、圧力タンク２の単位容積あたりのイオン交換性能が高くなるからである。

【0020】

圧力タンク２の上部の開口２１には、プロセス制御バルブ３が取り付けられる。プロセス制御バルブ３は、流路切換バルブ３１と、エゼクタ３３と、ストレーナ３４と、ブラインバルブ３５と、ドレンバルブ３６とを備える。

【0021】

第１実施形態におけるプロセス制御バルブ３は、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより、処理水としての軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成し、イオン交換樹脂床２１１を洗浄する洗浄モードと、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードと、を有する。
洗浄モードは、圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成する場合に、圧力タンク２内に上昇流を生成する上昇工程（各実施形態において、上昇プロセスＳＴ４）と、上昇工程同士の間に実行される下降工程（第１実施形態では下降プロセスＳＴ５。なお、第２実施形態では、沈降プロセスＳＴ５Ａ）とを有する。

【0022】

プロセス制御バルブ３について詳述する。プロセス制御バルブ３は、原水ラインＬ１２と、軟水ラインＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４と、希釈水ラインＬ３１、Ｌ３２と、塩水ラインＬ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４と、排水ラインＬ５１、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４と、を備える。なお、「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

【0023】

流路切換バルブ３１は、一端部が開口した筒状のバルブハウジング３１１と、筒状のバルブ本体３１２とを備える。バルブ本体３１２は、一端部が開口し、バルブハウジング３１１の内部に収容されてバルブハウジング３１１の軸線方向に沿って摺動可能である。バルブハウジング３１１は、その周壁に、軸線方向に沿って所定の間隔を隔てて４つの孔３１１１〜３１１４を備える。バルブ本体３１２は、３つのシール部３１２１〜３１２３を備える。３つのシール部３１２１〜３１２３は、軸線方向に沿って所定の間隔を隔てて周壁から外方へ張り出している。バルブ本体３１２は、その頂部に１つの孔３１２４を備える。

【0024】

流路切換バルブ３１の開口端部は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部に水密に取り付けられる。原水ラインＬ１２の一端は、原水ラインＬ１１の他端に接続される。原水ラインＬ１２の他端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第１孔３１１１に接続される。軟水ラインＬ２１の一端は、圧力タンク２の開口２１において集配液管２３１を除く領域に水密に接続される。軟水ラインＬ２１の他端は、軟水ラインＬ２２の一端と、塩水ラインＬ４４の一端との接続点に接続される。軟水ラインＬ２２の他端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第３孔３１１３に接続される。軟水ラインＬ２３の一端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第２孔３１１２に接続される。軟水ラインＬ２３の他端は、軟水ラインＬ２４の一端と、希釈水ラインＬ３１の一端との接続点に接続される。軟水ラインＬ２４の他端は、軟水ラインＬ２５の一端に接続される。

【0025】

希釈水ラインＬ３１の他端は、ストレーナ３４の一側に接続される。ストレーナ３４の他側には、希釈水ラインＬ３２の一端が接続される。希釈水ラインＬ３２の他端は、エゼクタ３３の一側に接続される。エゼクタ３３の他側には、塩水ラインＬ４４の他端が接続される。エゼクタ３３の吸込み口には、塩水ラインＬ４３の一端が接続される。塩水ラインＬ４３の他端は、ブラインバルブ３５の一側に接続される。ブラインバルブ３５の他側には、塩水ラインＬ４２の一端が接続される。塩水ラインＬ４２の他端は、プロセス制御バルブ３の外方に設けられる塩水流量計４４の一側に接続される。塩水流量計４４の他側には、塩水ラインＬ４１の一端が接続される。塩水ラインＬ４１の他端は、塩水タンク４の塩水取り出し部に接続される。排水ラインＬ５１の一端は、流路切換バルブ３１のバルブハウジング３１１の第４孔３１１４に接続される。排水ラインＬ５１の他端は、ドレンバルブ３６の一側に接続される。ドレンバルブ３６の他側には、排水ラインＬ５２の一端が接続される。排水ラインＬ５２の他端は、排水ラインＬ５３の一端と、排水ラインＬ５４の一端との接続点に接続される。排水ラインＬ５３の他端は、塩水タンク４のオーバフロー部に接続される。排水ラインＬ５４の他端は、系外の排水溝等に解放される。

【0026】

プロセス制御バルブ３には、配管部５の原水導入部（不図示）からプロセス制御バルブ３に至る原水ラインＬ１１、及びプロセス制御バルブ３から配管部５の軟水導出部（不図示）に至る軟水ラインＬ２５が接続される。

【0027】

原水ラインＬ１１の一端は、原水導入部（不図示）に接続されている。また、原水ラインＬ１１の他端は、原水ラインＬ１２の一端に接続されている。

【0028】

軟水ラインＬ２５の一端は、軟水ラインＬ２４の他端に接続されている。また、軟水ラインＬ２５の他端は、軟水導出部（不図示）に接続されている。原水ラインＬ１１及び軟水ラインＬ２５は、配管部５を構成する。

【0029】

塩水タンク４は、筒状体（例えば、角筒）であり、上部に開口を有している。塩水タンク４の内部には、イオン交換樹脂床２１１を再生する再生液としての塩水Ｗ３が貯留される。塩水Ｗ３は、陽イオン交換樹脂ビーズを用いる硬水軟化装置においては、塩化ナトリウム、塩化カリウムの各水溶液等を利用することができる。

【0030】

制御部１０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロプロセッサ（不図示）により構成される。制御部１０において、マイクロプロセッサのＣＰＵは、メモリから読み出した所定のプログラムに従って、硬水軟化装置１に係る各種の制御を実行する。

【0031】

また、制御部１０は、所定のモード移行条件に基づいて各モードを切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する流通制御手段として機能する。流通制御手段としての制御部１０は、プロセス制御バルブ３の流路切換バルブ３１の状態を例えば第１の状態〜第４の状態に変更するように、プロセス制御バルブ３を制御する。その結果、圧力タンク２内において、プロセスＳＴ１〜ＳＴ７毎に、流体の流れが生成されるか、あるいは、流体の流れが生成されない。

【0032】

流通制御手段としての制御部１０は、上昇工程と下降工程とが交互に実行され、且つ、上昇工程が複数回以上実行された場合（モード移行条件の一例）に、モードを洗浄モードから水処理モードに切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する。
流通制御手段としての制御部１０は、モードを待機モードから洗浄モードに切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する。

【0033】

流通制御手段としての制御部１０は、上昇工程において、圧力タンク２に導入される洗浄液としての原水Ｗ１の体積が圧力タンク２の保有水量よりも大きくなるように、プロセス制御バルブ３を制御する。
なお、圧力タンク２の保有水量［Ｌ］は、例えば、圧力タンク２の容積［Ｌ］、イオン交換樹脂床２１１の容積［Ｌ−Ｒ］、及びイオン交換樹脂床２１１の空隙率から、以下の関係式を用いて計算することができる。
保有水量＝圧力タンク容積−イオン交換樹脂床容積×（１−空隙率）

【0034】

また、制御部１０は、上昇工程と下降工程とを所定の工程移行条件に基づいて切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する洗浄工程制御手段として機能する。

【0035】

第１実施形態における洗浄工程制御手段としての制御部１０は、下降工程を所定時間実行した後（工程移行条件の一例）、上昇工程において、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を生成してイオン交換樹脂床２１１を構成するイオン交換樹脂ビーズを巻き上げるように、プロセス制御バルブ３を制御する。また、洗浄工程制御手段としての制御部１０は、上昇工程を所定時間実行した後（工程移行条件の一例）、下降工程において、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に下降流を生成してイオン交換樹脂ビーズを下降させるように、プロセス制御バルブ３を制御する。圧力タンク２内に上昇流又は下降流を生成することにより、イオン交換樹脂床２１１の洗浄が行われる。

【0036】

次に、プロセス制御バルブ３において切り換えられる流路切換バルブ３１の状態について説明する。プロセス制御バルブ３は、図１〜図４に示すように流路切換バルブ３１の状態（バルブハウジング３１１とバルブ本体３１２との位置関係）を、以下に示す第１〜第４の状態に切り換えることができる。

【0037】

＜第１の状態＞
図１に示すように、流路切換バルブ３１において、バルブ本体３１２の第１シール部３１２１がバルブハウジング３１１の第１孔３１１１と第２孔３１１２との間に位置するときに、バルブ本体３１２の第２シール部３１２２は、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３と第４孔３１１４との間に位置し、バルブ本体３１２の第３シール部３１２３は、バルブハウジング３１１の第４孔３１１４と開口端部との間に位置する。このとき、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙、バルブハウジング３１１の頂部内側の空間、及びバルブ本体３１２の頂部の孔３１２４を介して、バルブ本体３１２の内側の空間と連通する。即ち、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部と連通する。バルブハウジング３１１の第２孔３１１２と第３孔３１１３とは、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、互いに連通する。バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、他の孔又はバルブ本体３１２の内側の空間とは連通しない。以下、この位置関係を流路切換バルブ３１の第１の状態という（後述する水処理プロセスＳＴ１及び補水プロセスＳＴ６参照）。

【0038】

＜第２の状態＞
図２に示すように、流路切換バルブ３１において、バルブ本体３１２の第１シール部３１２１がバルブハウジング３１１の第１孔３１１１と頂部との間に位置するときに、バルブ本体３１２の第２シール部３１２２は、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２と第３孔３１１３との間に位置し、バルブ本体３１２の第３シール部３１２３は、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３と第４孔３１１４との間に位置する。このとき、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２と連通する。バルブハウジング３１１の第３孔３１１３は、他の孔又はバルブ本体３１２の内側の空間とは連通しない。バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、バルブ本体３１２の開口端部側と連通する。即ち、バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部と連通する。以下、この位置関係を流路切換バルブ３１の第２の状態という（後述する再生プロセスＳＴ２及び押出プロセスＳＴ３参照）。

【0039】

＜第３の状態＞
図３に示すように、流路切換バルブ３１において、バルブ本体３１２の第１シール部３１２１がバルブハウジング３１１の第１孔３１１１に対応する位置にあって第１孔３１１１を塞がないときに、バルブ本体３１２の第２シール部３１２２は、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２と第３孔３１１３との間に位置し、バルブ本体３１２の第３シール部３１２３は、バルブハウジング３１１の第４孔３１１４と圧力タンク２の集配液管２３１の上端部との間に位置する。このとき、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙、バルブハウジング３１１の頂部内側の空間、及びバルブ本体３１２の頂部の孔３１２４を介して、バルブ本体３１２の内側の空間と連通する。即ち、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部と連通するとともに、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２とも連通する。バルブハウジング３１１の第３孔３１１３と第４孔３１１４とは、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、互いに連通する。以下、この位置関係を流路切換バルブ３１の第３の状態という（後述する上昇プロセスＳＴ４参照）。

【0040】

＜第４の状態＞
図４に示すように、流路切換バルブ３１において、バルブ本体３１２の第２シール部３１２２がバルブハウジング３１１の第２孔３１１２に対応する位置にあって第２孔３１１２を塞がないときに、バルブ本体３１２の第１シール部３１２１は、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１と頂部との間に位置し、バルブ本体３１２の第３シール部３１２３は、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３と第４孔３１１４との間に位置する。このとき、バルブハウジング３１１の第２孔３１１２は、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、バルブハウジング３１１の第１孔３１１１と連通するとともに、バルブハウジング３１１の周壁内面とバルブ本体３１２の周壁外面との間の所定の間隙を介して、バルブハウジング３１１の第３孔３１１３とも連通する。バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、バルブ本体３１２の開口端部側と連通する。即ち、バルブハウジング３１１の第４孔３１１４は、圧力タンク２の集配液管２３１の上端部と連通する。以下、この位置関係を流路切換バルブ３１の第４の状態という（後述する下降プロセスＳＴ５参照）。

【0041】

次に、プロセス制御バルブ３によって制御される各運転モード（後述）において実行されるプロセスについて、図５を参照しながら説明する。図５は、第１実施形態に係る各プロセスにおけるバルブの状態を示す図である。なお、図５において、「○」、「×」及び「−」は、それぞれ「開状態」、「閉状態」及び「状態不問」を意味する。後述する図７、図９においても同様である。

【0042】

プロセス制御バルブ３は、図５に示すように、流路切換バルブ３１の状態並びにブラインバルブ３５及びドレンバルブ３６の開閉状態を切り換えながら、各運転モード（後述）における以下のプロセスＳＴ１〜ＳＴ７を実行する。その結果、圧力タンク２内において、プロセスＳＴ１〜ＳＴ６毎に、流体の流れが生成される。また、待機プロセスＳＴ７においては、流体の流れは生成されない。

【0043】

＜水処理プロセスＳＴ１＞
図５に示すように、水処理プロセスＳＴ１では、プロセス制御バルブ３において、流路切換バルブ３１は第１の状態にあり、ブラインバルブ３５は閉状態にあり、ドレンバルブ３６は閉状態にある。

【0044】

そのため、原水導入部から硬水軟化装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び孔３１２４を順次流れて、圧力タンク２の集配液管２３１に供給され、底部スクリーン２４２から配水される。底部スクリーン２４２から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を上昇流で通過する。その過程において、原水Ｗ１の硬度成分は、ナトリウムイオン（又は、カリウムイオン）へ置換され、原水Ｗ１は軟水化される。

【0045】

イオン交換樹脂床２１１を通過した処理水（軟水Ｗ２）は、圧力タンク２の頂部で頂部スクリーン２４１へ集水される。その後、軟水Ｗ２は、軟水ラインＬ２１、軟水ラインＬ２２、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３、軟水ラインＬ２４、軟水ラインＬ２５を順次流れて、軟水導出部から硬水軟化装置１の外部へ導出されて、軟水Ｗ２の需要箇所へ供給される。尚、軟水Ｗ２は、軟水ラインＬ２２、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３を順次流れるのと並行して、塩水ラインＬ４４、エゼクタ３３、希釈水ラインＬ３２、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３１を順次流れる。

【0046】

＜再生プロセスＳＴ２＞
図５に示すように、再生プロセスＳＴ２では、プロセス制御バルブ３において、流路切換バルブ３１は第２の状態にあり、ブラインバルブ３５は開状態にあり、ドレンバルブ３６は開状態にある。更に、塩水タンク４の塩水取り出し部から塩水ラインＬ４１への塩水Ｗ３の流通を妨げることが可能な塩水制御バルブ（不図示）が、開状態にある。

【0047】

そのため、原水導入部から硬水軟化装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３、希釈水ラインＬ３１、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３２、エゼクタ３３を順次流れる。原水Ｗ１が所定の圧力でエゼクタ３３を流れることにより、エゼクタ３３の吸込み口には、吸込み力が発生する。この吸込み力により、塩水タンク４の内部に貯留された塩水Ｗ３は、塩水ラインＬ４１、塩水流量計４４、塩水ラインＬ４２、ブラインバルブ３５、塩水ラインＬ４３を順次介して、エゼクタ３３の吸込み口に吸込まれる。これにより、塩水Ｗ３と原水Ｗ１とは、エゼクタ３３において混合され、所定濃度（約１０重量％）の塩水Ｗ３となる。

【0048】

所定濃度の塩水Ｗ３は、塩水ラインＬ４４、軟水ラインＬ２１を介して、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１から配液され、圧力タンク２の内部を下降流で通過する。その過程において、塩水Ｗ３は、イオン交換樹脂床２１１を再生する。使用済みの塩水Ｗ３は、圧力タンク２の底部に配置された底部スクリーン２４２で集液され、圧力タンク２の集配液管２３１内を上昇して、流路切換バルブ３１の第４孔３１１４、排水ラインＬ５１、ドレンバルブ３６、排水ラインＬ５２、排水ラインＬ５４を順次流れて系外に排水される。この再生プロセスＳＴ２は、所定時間実行され、所定量の塩水Ｗ３を供給することにより完了する。

【0049】

尚、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、希釈水ラインＬ３１へ流れる一方、軟水ラインＬ２４へも流れる。そのため、塩水Ｗ３を所定濃度に希釈するのに過剰な原水Ｗ１は、軟水ラインＬ２４から、軟水ラインＬ２５、軟水導出部を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。

【0050】

＜押出プロセスＳＴ３＞
図５に示すように、押出プロセスＳＴ３では、プロセス制御バルブ３において、流路切換バルブ３１は第２の状態にあり、ブラインバルブ３５は開状態にあり、ドレンバルブ３６は開状態にある。これは、図５に示す再生プロセスＳＴ２と同じである。但し、塩水タンク４の内部には、塩水タンク４の塩水取り出し部から塩水ラインＬ４１への塩水Ｗ３の流通を妨げることが可能なバルブ（不図示）が、設けられている。このバルブは、再生プロセスＳＴ２では開状態にあり、塩水Ｗ３の流通を妨げないのに対して、押出プロセスＳＴ３では閉状態にあり、塩水Ｗ３の流通を妨げる。

【0051】

そのため、原水導入部から硬水軟化装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３、希釈水ラインＬ３１、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３２、エゼクタ３３、塩水ラインＬ４４、軟水ラインＬ２１を介して、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１から配水され、圧力タンク２の内部を下降流で通過する。その過程において、原水Ｗ１は、先行して供給された塩水Ｗ３を押し出しながら、引き続き、イオン交換樹脂床２１１を再生する。使用済みの塩水Ｗ３及び原水Ｗ１は、圧力タンク２の底部に配置された底部スクリーン２４２で集水され、圧力タンク２の集配液管２３１内を上昇して、流路切換バルブ３１の第４孔３１１４、排水ラインＬ５１、ドレンバルブ３６、排水ラインＬ５２、排水ラインＬ５４を順次流れて系外に排水される。この押出プロセスＳＴ３は、所定時間実行され、所定量の原水Ｗ１を供給して塩水Ｗ３を押し出すことにより完了する。

【0052】

尚、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、希釈水ラインＬ３１へ流れる一方、軟水ラインＬ２４へも流れる。そのため、塩水Ｗ３を押し出すのに過剰な原水Ｗ１は、軟水ラインＬ２４から、軟水ラインＬ２５、軟水導出部を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。

【0053】

＜上昇プロセスＳＴ４＞
図５に示すように、上昇工程としての上昇プロセスＳＴ４では、プロセス制御バルブ３において、流路切換バルブ３１は第３の状態にあり、ブラインバルブ３５は閉位置にあり、ドレンバルブ３６は開位置にある。

【0054】

そのため、原水導入部から硬水軟化装置１に導入される洗浄液としての原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１を通り、この第１孔３１１１から一方では、第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３を順次流れる流れとなり、他方では、孔３１２４を流れて、圧力タンク２の集配液管２３１に供給され、底部スクリーン２４２から配水される。底部スクリーン２４２から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を上昇流で通過するため、圧力タンク２内に上昇流が生成される。圧力タンク２の内部を上昇流で通過する過程において、原水Ｗ１は、圧力タンク２内に上昇流を生成してイオン交換樹脂床２１１を洗浄する。具体的には、圧力タンク２内に生成された上昇流は、イオン交換樹脂床２１１のイオン交換樹脂ビーズを巻き上げ、イオン交換樹脂ビーズ同士を衝突させる。そのため、イオン交換樹脂ビーズに付着した細菌は、剥がされる。なお、剥がされた細菌は、原水Ｗ１とともに頂部スクリーン２４１から排出される。

【0055】

圧力タンク２から排出される流体は、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１で集水され、軟水ラインＬ２１、軟水ラインＬ２２、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３及び第４孔３１１４、排水ラインＬ５１、ドレンバルブ３６、排水ラインＬ５２、排水ラインＬ５４を順次流れて系外に排水される。

【0056】

この上昇プロセスＳＴ４は、所定時間実行され、例えば、圧力タンク２に導入される第１の洗浄液としての原水Ｗ１の体積が、圧力タンク２の保有水量よりも大きくなることにより完了する。
上昇プロセスＳＴ４の実行時間は、例えば４〜１０分である。

【0057】

尚、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、軟水ラインＬ２４から、軟水ラインＬ２５、軟水導出部を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。

【0058】

＜下降プロセスＳＴ５＞
図５に示すように、下降工程としての下降プロセスＳＴ５では、プロセス制御バルブ３において、流路切換バルブ３１は第４の状態にあり、ブラインバルブ３５は閉位置にあり、ドレンバルブ３６は開位置にある。

【0059】

そのため、原水導入部から硬水軟化装置１に導入される洗浄液としての原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び第２孔３１１２を通り、この第２孔３１１２から、一方では、軟水ラインＬ２３、希釈水ラインＬ３１、ストレーナ３４、希釈水ラインＬ３２、エゼクタ３３、塩水ラインＬ４４を通る流れとなり、他方では、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３、軟水ラインＬ２２を通る流れとなる。この両方の流れは、軟水ラインＬ２１において合流して１つの流れとなって、圧力タンク２の頂部に配置された頂部スクリーン２４１から配水され、圧力タンク２の内部を下降流で通過するため、圧力タンク２内に下降流が生成される。圧力タンク２の内部を下降流で通過する過程において、原水Ｗ１は、圧力タンク２内に下降流を生成してイオン交換樹脂床２１１を洗浄する。具体的には、圧力タンク２内に生成された下降流は、圧力タンク２内を浮遊したイオン交換樹脂ビーズ、細菌等の浮遊物を沈降させる。なお、浮遊物に含まれた細菌は、原水Ｗ１とともに底部スクリーン２４２から排出される。

【0060】

圧力タンク２から排出される流体は、圧力タンク２の底部に配置された底部スクリーン２４２で集水され、圧力タンク２の集配液管２３１内を上昇して、流路切換バルブ３１の第４孔３１１４、排水ラインＬ５１、ドレンバルブ３６、排水ラインＬ５２、排水ラインＬ５４を順次流れて系外に排水される。

【0061】

この下降プロセスＳＴ５は、所定時間実行される。下降プロセスＳＴ５の実行時間は、例えば１〜３分である。

【0062】

この下降プロセスＳＴ５の場合も、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、希釈水ラインＬ３１へ流れる一方、軟水ラインＬ２４へも流れる。そのため、過剰な軟水Ｗ２は、軟水ラインＬ２４から、軟水ラインＬ２５、軟水導出部を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。
尚、軟水ラインＬ２３を流れる原水Ｗ１は、希釈水ラインＬ３１へ流れる一方、軟水ラインＬ２４へも流れる。そのため、過剰な原水Ｗ１は、軟水ラインＬ２４から、軟水ラインＬ２５、軟水導出部を順次流れて、軟水Ｗ２の需要箇所へ一時的に供給される。

【0063】

１回の洗浄モードにおける上昇プロセスＳＴ４及び下降プロセスＳＴ５の繰り返し回数は、例えば、３〜５回である。

【0064】

＜補水プロセスＳＴ６＞
図５に示すように、補水プロセスＳＴ６では、プロセス制御バルブ３において、流路切換バルブ３１は第１の状態にあり、ブラインバルブ３５は開状態にあり、ドレンバルブ３６は閉状態にある。

【0065】

そのため、原水導入部から硬水軟化装置１に導入される原水Ｗ１は、原水ラインＬ１１、原水ラインＬ１２、流路切換バルブ３１の第１孔３１１１及び孔３１２４を順次流れて、圧力タンク２の集配液管２３１に供給され、底部スクリーン２４２から配水される。底部スクリーン２４２から配水された原水Ｗ１は、イオン交換樹脂床２１１を上昇流で通過する。その過程において、原水Ｗ１の硬度成分は、ナトリウムイオン（又は、カリウムイオン）へ置換され、原水Ｗ１は軟水化される。

【0066】

イオン交換樹脂床２１１を通過した処理水（軟水Ｗ２）は、圧力タンク２の頂部で頂部スクリーン２４１へ集水される。その後、軟水Ｗ２は、軟水ラインＬ２１を通り、この軟水ラインＬ２１から、一方では、塩水ラインＬ４４、塩水ラインＬ４３、ブラインバルブ３５、塩水ラインＬ４２、塩水流量計４４、塩水ラインＬ４１を順次流れて、塩水タンク４の内部へ供給（補水）される。また、他方では、軟水Ｗ２は、軟水ラインＬ２２、流路切換バルブ３１の第３孔３１１３及び第２孔３１１２、軟水ラインＬ２３、軟水ラインＬ２４、軟水ラインＬ２５を順次流れて、軟水導出部から硬水軟化装置１の外部へ導出されて、軟水Ｗ２の需要箇所へ供給される。

【0067】

＜待機プロセスＳＴ７＞
待機プロセスＳＴ７では、プロセス制御バルブ３の状態に拘わらず、圧力タンク２内における液体の制御は行われない。

【0068】

次に、硬水軟化装置１が有する運転モード、運転モードにおいて実行されるプロセス及び運転モードを切り換える移行条件について図６を参照しながら説明する。図６は、第１実施形態に係るイオン交換装置の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。

【0069】

硬水軟化装置１は、運転モードとして水処理モードと、再生モードと、洗浄モードと、補水モードと、待機モードと、を有する

【0070】

水処理モードは、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより処理水（軟水Ｗ２）を製造するモードである。水処理モードにおいて、流通制御手段としての制御部１０は、水処理プロセスＳＴ１を実行する。

【0071】

再生モードは、圧力タンク２に再生液としての塩水Ｗ３を導入することによりイオン交換樹脂床２１１を再生するモードである。再生モードにおいて、流通制御手段としての制御部１０は、再生プロセスＳＴ２及び押出プロセスＳＴ３を順に実行する。

【0072】

第１実施形態における洗浄モードは、圧力タンク２内に上昇流を主として生成することによりイオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードである。詳細には、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成し、イオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードである。

【0073】

圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成する場合に、洗浄モードは、上昇工程としての上昇プロセスＳＴ４と、上昇プロセスＳＴ４同士の間に実行される下降工程としての下降プロセスＳＴ５を有する。この場合において、洗浄工程制御手段としての制御部１０は、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）と下降工程（下降プロセスＳＴ５）とを所定の工程移行条件に基づいて切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する。上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）において、洗浄工程制御手段としての制御部１０は、イオン交換樹脂床２１１を洗浄するように、プロセス制御バルブ３を制御する。一方で、下降工程（下降プロセスＳＴ５）において、プロセス制御バルブ３は、イオン交換樹脂床２１１を洗浄するように、プロセス制御バルブ３を制御する。

【0074】

補水モードは、原水Ｗ１を塩水タンク４へ補給するモードである。補水モードにおいて、流通制御手段としての制御部１０は、補水プロセスＳＴ６を実行する。
待機モードは、待機プロセスＳＴ７によって、圧力タンク２内における液体の制御を行わない（圧力タンク２に流体を導入しない）モードである。待機モードにおいて、流通制御手段としての制御部１０は、待機プロセスＳＴ７を実行する。

【0075】

流通制御手段としての制御部１０は、図６に示すように、所定の移行条件（イベント）に基づいて、各運転モードを切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する。図６中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントＥ１〜Ｅ８を示す。

【0076】

イベントＥ１は、水処理モードから再生モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、軟水Ｗ２の積算採水量（積算使用量）が所定の設定量に達した場合、原水Ｗ１の積算水処理時間が所定の設定時間に達した場合等を挙げることができる。

【0077】

イベントＥ２は、再生モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、再生プロセスＳＴ２から押出プロセスＳＴ３までを完了した場合等を挙げることができる。

【0078】

イベントＥ３は、洗浄モードから補水モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが再生モードであり、且つ、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）が複数回（例えば３回）以上実行された場合等を挙げることができる。

【0079】

イベントＥ４は、補水モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、補水量（軟水Ｗ２の塩水タンク４への供給量）が所定の設定量に達した場合等を挙げることができる。

【0080】

イベントＥ５は、水処理モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、水処理プロセスＳＴ１が所定の時間実行されなかった場合等を挙げることができる。

【0081】

イベントＥ６は、洗浄モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが水処理モードであり、且つ、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）が複数回（例えば３回）以上実行された場合等を挙げることができる。

【0082】

イベントＥ７は、洗浄モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、「原水Ｗ１の流通が無し」の連続検知時間が所定の設定時間に達した場合（断水が発生した場合）等を挙げることができる。

【0083】

イベントＥ８は、待機モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、「原水Ｗ１の流通が有り」の連続検知時間が所定の設定時間に達した場合（断水が復旧した場合）、（圧力タンク２への原水又は処理水の積算流通量を計測する）積算流通量計測手段により計測された積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合、「原水Ｗ１の流通が有り」の連続検知時間が所定の設定時間に達した場合であって積算流通量計測手段により計測された積算流通量が圧力タンク２の保有水量未満の場合、等を挙げることができる。

【0084】

上述した第１実施形態に係る硬水軟化装置１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。

【0085】

第１実施形態の硬水軟化装置１は、イオン交換樹脂床２１１が収容される圧力タンク２と、圧力タンク２に原水Ｗ１を導入することにより、処理水としての軟水Ｗ２を製造する水処理モードと、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成し、イオン交換樹脂床２１１を洗浄する洗浄モードと、を有する流通手段としてのプロセス制御バルブ３と、所定のモード移行条件に基づいて各モードを切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する流通制御手段としての制御部１０と、を備える。
そのため、圧力タンク２内に生成された上昇流は、イオン交換樹脂床２１１を構成するイオン交換樹脂ビーズを断続的に巻き上げ、イオン交換樹脂ビーズ同士を衝突させる。そのため、イオン交換樹脂ビーズに付着した細菌は剥がされる。これにより、圧力タンク２内の細菌数を十分に減らすことができる。

【0086】

また、洗浄モードは、圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成する場合に、圧力タンク２内に上昇流を生成する上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）と、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）同士の間に実行される下降工程（下降プロセスＳＴ５）とを有する。イオン交換装置１は、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）と下降工程（下降プロセスＳＴ５）とを所定の工程移行条件に基づいて切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する洗浄工程制御手段としての制御部１０を更に備える。
洗浄工程制御手段としての制御部１０は、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）において、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を生成してイオン交換樹脂床２１１を構成するイオン交換樹脂ビーズを巻き上げるように、プロセス制御バルブ３を制御し、また、洗浄工程制御手段としての制御部１０は、下降工程（下降プロセスＳＴ５）において、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に下降流を生成してイオン交換樹脂ビーズを下降させるように、プロセス制御バルブ３を制御する。

【0087】

そのため、イオン交換樹脂床２１１がほぐされる向きは繰り返し切り替わる。上昇流によって巻き上げられたイオン交換樹脂ビーズは、下降流によって下降させられるため、イオン交換樹脂ビーズ同士は繰り返し衝突し、イオン交換樹脂ビーズに付着した細菌は効率的に剥がされる。また、上昇流及び下降流によって、圧力タンク２内の細菌を洗浄液としての原水Ｗ１とともに排出できる。これによれば、圧力タンク２内の細菌数をより効率的に減らすことができる。

【0088】

また、イオン交換樹脂床２１１よりも上方の空間２１３の容積の比率が小さい（充填率が高い）圧力タンク２であっても、圧力タンク２の頂部スクリーン２４１にイオン交換樹脂ビーズが付着しにくく、洗浄効率が高い。そのため、充填率が高い圧力タンク２を備えるイオン交換装置であっても、圧力タンク２内の細菌数をより効率的に減らすことができる。

【0089】

また、流通制御手段としての制御部１０は、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）と下降工程（下降プロセスＳＴ５）とが交互に実行され、且つ、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）が複数回以上実行された場合に、モードを洗浄モードから水処理モードに切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する。
そのため、洗浄モードから水処理モードに移行するまでに圧力タンク２内の細菌数をより効率的に減らすことができる。

【0090】

また、プロセス制御バルブ３は、モードとして、圧力タンク２に流体を導入しない待機モードを更に有する。流通制御手段としての制御部１０は、モードを待機モードから洗浄モードに切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御する。
そのため、待機モードから洗浄モードを経由して水処理モードへ移行するようになる。これによれば、待機モード後であっても細菌数を十分に減らした状態で、衛生的に水処理を開始できる。

【0091】

また、流通制御手段としての制御部１０は、上昇工程（上昇プロセスＳＴ４）において、圧力タンク２に導入される洗浄液としての原水Ｗ１の体積が圧力タンク２の保有水量よりも大きくなるように、プロセス制御バルブ３を制御する、
そのため、上昇プロセスＳＴ４において、圧力タンク２内の流体は、圧力タンク２に導入される洗浄液としての原水Ｗ１とより確実に入れ替わる。これによれば、圧力タンク２内の細菌を圧力タンク２の外に、より確実に排出することができる。

【0092】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る硬水軟化装置について説明する。第２実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第２実施形態では、第１実施形態と重複する説明を適宜に省略する。

【0093】

第２実施形態に係る硬水軟化装置の全体構成は、図１〜図４に示す第１実施形態に係る硬水軟化装置１の全体構成と同一である。

【0094】

次に、本発明の第２実施形態に係るプロセス制御バルブ３によって制御される各運転モード（後述）において実行されるプロセスについて、図７を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態に係る各プロセスにおけるバルブの状態を示す図である。

【0095】

洗浄工程制御手段としての制御部１０は、図７に示すように、第１実施形態における下降工程としての下降プロセスＳＴ５（図５を参照）に代えて、下降工程としての沈降プロセスＳＴ５Ａを実行する。

【0096】

沈降プロセスＳＴ５Ａでは、プロセス制御バルブ３の状態に拘わらず圧力タンク２内における液体の制御が行われない。つまり、沈降プロセスＳＴ５Ａは、イオン交換樹脂床２１１を構成するイオン交換樹脂ビーズを自然沈降で下降させるプロセスである。

【0097】

次に、硬水軟化装置１が有する運転モード、運転モードにおいて実行されるプロセス及び運転モードを切り換える移行条件について図８を参照しながら説明する。図８は、第２実施形態に係るイオン交換装置の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。

【0098】

洗浄工程制御手段としての制御部１０は、図８に示すように、洗浄モードにおいて下降プロセスＳＴ５（図５を参照）に代えて、沈降プロセスＳＴ５Ａを実行する。

【0099】

第２実施形態における洗浄モードは、圧力タンク２内に上昇流を主として生成することによりイオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードである。詳細には、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成し、イオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードである。

【0100】

第２実施形態における洗浄工程制御手段としての制御部１０は、上昇工程としての上昇プロセスＳＴ４において、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を生成してイオン交換樹脂床２１１を構成するイオン交換樹脂ビーズを巻き上げるように、プロセス制御バルブ３を制御する。また、プロセス制御バルブ３は、下降工程としての沈降プロセスＳＴ５Ａにおいて、イオン交換樹脂ビーズを自然沈降で下降させるように、不図示のバイパスバルブを制御する。圧力タンク２内における液体の流れの制御を行わないことにより、イオン交換樹脂ビーズは自然沈降で下降する。

【0101】

＜沈降プロセスＳＴ５Ａ＞
図７に示すように、下降工程としての沈降プロセスＳＴ５Ａでは、プロセス制御バルブ３の状態に拘わらず、圧力タンク２内における液体の制御が行われない。沈降プロセスＳＴ５Ａにおけるバルブの状態は、圧力タンク２に液体が移動しない限りにおいては制限されないが、例えば、プロセス制御バルブ３において、流路切換バルブ３１は第４の状態にあり、ブラインバルブ３５は閉位置にあり、ドレンバルブ３６は閉位置にある。そのため、圧力タンク２において液体は制御されず、圧力タンク２内を浮遊したイオン交換樹脂ビーズ、細菌等の浮遊物は、自然沈降で下降する。沈降プロセスＳＴ５Ａは、所定時間実行される。沈降プロセスＳＴ５Ａの実行時間は、例えば１〜３分である。

【0102】

上述した第２実施形態に係る硬水軟化装置によれば、第１実施形態に係る硬水軟化装置１と同様の効果が奏される。

【0103】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る硬水軟化装置について説明する。第３実施形態では、主に第１実施形態との相違点について説明する。第３実施形態では、第１実施形態と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、第３実施形態では、第１実施形態と重複する説明を適宜に省略する。

【0104】

第３実施形態に係る硬水軟化装置の全体構成は、図１〜図４に示す第１実施形態に係る硬水軟化装置１の全体構成と同一である。

【0105】

次に、本発明の第３実施形態に係るプロセス制御バルブ３によって制御される各運転モード（後述）において実行されるプロセスについて、図９を参照しながら説明する。図９は、第３実施形態に係る各プロセスにおけるバルブの状態を示す図である。

【0106】

洗浄工程制御手段としての制御部１０は、図９に示すように、下降工程としての下降プロセスＳＴ５（図５を参照）（又は沈降プロセスＳＴ５Ａ（図７を参照））を実行しない。

【0107】

次に、硬水軟化装置１が有する運転モード、運転モードにおいて実行されるプロセス及び運転モードを切り換える移行条件について図１０を参照しながら説明する。図１０は、第３実施形態に係るイオン交換装置の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。

【0108】

プロセス制御バルブ３は、図１０に示すように、洗浄モードにおいて下降プロセスＳＴ５（図５を参照）を実行せずに上昇プロセスＳＴ４を連続的に実行する。

【0109】

第３実施形態における洗浄モードは、圧力タンク２内に上昇流を生成することによりイオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードである。詳細には、圧力タンク２に洗浄液としての原水Ｗ１を導入することにより、圧力タンク２内に上昇流を連続的に生成し、イオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードである。

【0110】

上述した第３実施形態に係る硬水軟化装置によれば、第１実施形態に係る硬水軟化装置１と同様の効果が奏される。

【0111】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

【0112】

例えば、洗浄モードは、主として圧力タンク２内に上昇流を主として生成することによりイオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードである例を説明した。なお、「主として」とは、上昇流を、例えば、より長時間、より高速で、より大量に流すことを意味する。これに限らず、洗浄モードは、主として圧力タンク２内に下降流を生成することによりイオン交換樹脂床２１１を洗浄するモードであってもよい。

【0113】

また、前記実施形態では、圧力タンク２内に上昇流を断続的に生成する場合に、洗浄モードは、上昇工程同士の間に実行される下降工程を有する例を説明した。しかし、下降工程が実行されるのは上昇工程同士の間に限定されない。例えば上昇工程の前後に実行されてもよい。

【0114】

また、前記実施形態では、流通制御手段としての制御部１０は、モードを待機モードから洗浄モードに切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御しているが、これに制限されない。制御部１０は、イオン交換装置１の電源投入時に、モードを待機モードから洗浄モードに切り換えるようにプロセス制御バルブ３を制御してもよい。

【0115】

前述の実施形態は、本発明のイオン交換装置を硬水軟化装置に適用しているが、これに制限されない。例えば、硬水軟化装置におけるイオン交換樹脂を、陽イオン交換樹脂から陰イオン交換樹脂へ置換すれば、硝酸性窒素除去装置として使用することができる。
洗浄液は、原水Ｗ１に制限されない。流通手段は、プロセス制御バルブ３に制限されない。

【符号の説明】

【0116】

１ 硬水軟化装置（イオン交換装置）
２ 圧力タンク
３ プロセス制御バルブ（流通手段）
１０ 制御部（流通制御手段、洗浄工程制御手段）
２１１ イオン交換樹脂床
Ｗ１ 原水、洗浄液
Ｗ２ 軟水（処理水）
ＳＴ４ 上昇プロセス（上昇工程）
ＳＴ５ 下降プロセス（下降工程）
ＳＴ５Ａ 沈降プロセス（下降工程）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】